2.3.1. Байланыстырғыш заттар

Құрылыс құрылымдарына бетон дайындау үшін органикалық емес заттар кеңінен қолданылады.

Бетон өндірісінде де портландцемент барынша кең қолданылады.

Портландцемент - суда немесе ауада қататын гидравликалық байланыстырғыш зат. Портландцементтік негізгі минералдары ретінде: үшкальцилі силикат 3CaO*SiO₂ немесе C₃S(алит), екікальцилі силикат 2CaO*SiO₂ немесе C₂S(белит), үшкальцилі алюминат 3СaO*Al₂O₃ немесе C₃A(целит), төрткальцилі алюмоферрит 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ немесе С₄AF.

Бұл минералдар портландцемент клинкері құрамында мынадай мөлшерлерде болады (%) : 3CaO*SiO₂ – 45-60, 2CaO*SiO₂ – 15-35, 3СaO*Al₂O₃ – 4-14, 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ – 10-18. Бұл гипс қосылған жұқа ұнтақталған клинкерден алынатын сұр түсті ұнтақ. Жоғары сапалы цемент алу үшін оның химиялық құрамы, демек араласпа шикізатының құрамы тұрақты болу керек.

Ұнтақтау барысында цементті клинкерге 10 - 20% домна қожы (шлак) түйіршіктерін немесе белсенді минералды қоспалар қосуға болады.

Гипстен басқа құрамында минералды қоспалары жоқ цемент - портландцемент деп аталады. Таза клинкерлі қоспасыз ПЦ жоғары төзімді бетондарда, құрама темірбетон өндірісінде, арнайы жағдайлардағы құрылыста (солтүстікте, ыстық және құрғақ климатты аудандарда) қолданылады.

Қоспасы бар ПЦ барынша кең таралған цемент болып табылады (шығарылатын барлық цементтің 60% құрайды). Оларды көбіне, арнайы талаптар қойылмаса, тегіс (монолитті) және құрама темірбетон құрылымдарында қолдана алады.

Цемент сапасына негізінен үшкальцилі силикаттың болуы (C₃S), яғни төзімділігі жоғары тезқатаятын гидравликалық заттың қасиеттері бар алит әсер етеді.

Екікальцилі силикат (C₃S) белит - орташа төзімділікті, баяу қатаятын гидравликалық байланыстырғыш.

Үшкальцилі алюминат (C₃А) тез қатаяды, бірақ төзімділігі төмен, цементтің минералдық құрамын өзгерте отырып, оның сапасын түрлендіруге болады. C₃S ( алитті цемент) көбірек қосып жоғары маркалы және тез қататын цемент дайындайды.

Құрамында белиті көп цементтер (белитті) баяу қатаяды, бірақ оның төзімділігі ұзақ уақыт бойы артады және бірнеше жылда біршама төзімді болуы мүмкін.

Кез келген цементтің сапасын сипаттайтын басты қасиеті – оның беріктілігі. Сығу кезіндегі цементтің беріктігі 30 – 60 МПа құраса, тиісінше арқалықтың иілуге беріктігі 4,5 – 6,5 МПа.

Ерітінді қоспасы шашырату столында 106 – 115 мм конустың қалқып шығуы керек.

Көптеген цементтерде бұл В/Ц = 0,4 жағдайда жетеді. Цементтің белсенділігін оның анық беріктігі деп атайды. Бетонның құрамын жоспарлағанда белсенді цементті қолданған дұрыс, өйткені бұл барынша нақты нәтиже береді және цементті үнемдейді.

Цементке беріктілігінен басқа бірқатар талаптар қойылады, соның ішінде анағұрлым маңыздысы қалыпты қоюлығы мен ұстасу мерзімі. ПЦ қалыпты қоюлығы 22 – 27 % құрайды. Цементке жұқа – майдаланған қоспаларды ( трепел, окопи) енгізген жағдайда қалыпты қоюлық артады.

Таза клинкерлі цементтер ең төменгі қоюлыққа ие болады.

Ұстасу мерзімі материалдық қатты денеге айналу процесінің басы мен аяғын анықтайды. Стандарт бойынша ұстасудың басталуы 20⁰ С температурада 45 минут бұрын емес, ал ұстасу соңы цементті суға бастырғаннан бастап 10 сағат кем емес уақыт талап етіледі. Ұстасу мерзімін бетон араласпасын дайындау кезінде әртүрлі химиялық қоспалар қоса отырып реттеуге болады.

Бетонның температурасын көтергенде және В/ц азайтқанда ұстасу мерзімі қысқарады. ПЦ ережеге сай №008 елеуіштен өтетін цементтің жалпы массасынан 85% кем емес майда ұнтақтан тұрады. Цемент бөлшегінің орташа өлшемі 15 – 20 мкм құрайды. 1г цемент құрамындағы түйіршіктердің майда – жұқалығы дәндердің үстіңгі қабатын сипаттайды.

Орташа сапалы цемент 2000 – 2500 см²/г үстіңгі қабаттан, ал жоғары сапалы 3500 см²/г және одан жоғары үстіңгі қабаттан тұрады. ПЦ қоспасыз ақиқат тығыздығы 3,05 – 3,15 г/см³ құрайды. ПЦ тығыздығын (таза) бетон құрамын есептегенде шартты түрде тығыздалған жағдайы 1,3 кг/м³ деп қабылдайды.